科学家如何找到宇宙大爆炸的证据

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1964年，Bell Labs科学家偶然捕捉到神秘噪声，最终揭示宇宙大爆炸的证据，改写人类对自身起源的理解。

科学家如何找到宇宙大爆炸的证据

1964年，位于新泽西州霍尔姆德尔的喇叭天线，探测到了一种神秘的嗡嗡声，结果证明是宇宙微波背景辐射。它帮助证实了大爆炸理论。

“我们从何而来？”

这个问题困扰人类几百年。1927年，比利时神父兼宇宙学家Georges Lemaître提出，大千世界源于一个他称为“原始原子”的微小粒子。它在某个时刻炸裂，时间与空间从此展开，宇宙开始膨胀。这就是后来被称为“大爆炸理论”的雏形。

然而，直到四十年后，才有人意外找到直接证据。

1964年，Bell Labs的Arno Penzias和Robert Woodrow Wilson正在新泽西Holmdel用一座巨大的喇叭形天线做实验。这座天线原本是为NASA的“回声计划”制造的，用来捕捉来自卫星的微弱信号。它当时是全世界最灵敏的天线，曾在1961年通过Echo卫星完成首次高质量远距离语音传输，又在1963年借助Telstar卫星再次成功。

然而，当两位科学家用它绘制银河系的无线电图时，却听到了一种奇怪的持续噪声。无论他们怎么调试，噪声始终存在。

那并不是地球、大气层或仪器的问题，也不是鸽子粪的捣乱(他们甚至动手清洗了天线，赶走了鸽子)。这种嗡嗡声来自四面八方，昼夜不息。最终，他们意识到，这其实是宇宙大爆炸遗留下的“微波背景辐射”。这一信号遍布整个宇宙，是宇宙诞生时留下的余音。

这个意外发现彻底改写了人类的认知。1978年，Penzias和Wilson因此获得诺贝尔物理学奖。

IEEE在Holmdel举行仪式，正式将“回声计划”、Telstar实验和宇宙微波背景辐射的发现列为历史里程碑。2024年IEEE主席Thomas Coughlin评价道：这是20世纪下半叶最具变革性的发现之一，它不仅让我们理解宇宙的起源，也推动了灾难救援等非地面通信技术的发展。

巨喇叭天线的诞生

1957年，苏联成功发射人类第一颗人造卫星“斯普特尼克”。美国政府随即加大投入，推动卫星通信技术研发。NASA与Bell Labs合作，在Holmdel建造了一台巨型喇叭天线。它长15米，宽6米，重达16吨，如同一只朝向天空的巨大金属扩音器。

这台天线不仅能接收不同频率的信号，还能处理不同形态的电波，灵敏度极高。为了减少干扰，接收器被安置在喇叭顶点，避免杂音。1961年，它成功通过Echo卫星实现跨洲通话；1963年，又通过Telstar再次突破。

正是这样一台工程奇迹，让Penzias和Wilson在1964年走向历史舞台。

那不肯消失的嗡嗡声

为了得到纯净的信号，两位科学家使尽浑身解数。他们将接收器冷却到零下269摄氏度，仅比绝对零度高四度。他们检查地面干扰，甚至清理鸽子粪，但噪声依旧存在。

这种低沉而持续的嗡声，比任何已知干扰都强百倍，仿佛来自整个宇宙。

直到他们与普林斯顿大学的Robert H. Dicke、P. James Peebles和David Todd Wilkinson的研究相互印证时，谜底才揭晓。普林斯顿团队早就预测过：如果大爆炸真的发生过，就必然会有这样的背景辐射。而Penzias与Wilson听到的，正是这宇宙起源的余音。

天线的命运

1989年，这座Holmdel喇叭天线被定为国家历史地标。但在2021年，Bell Labs的母公司Nokia出售了这片土地，地标面临被拆除的风险。当地社区随即展开请愿与宣传，最终赢得官司，将天线及其所在的土地保护下来，并命名为“Robert Wilson公园”。

如今，这片公园成了人们回望宇宙起点的象征。正是在这里，人类第一次清晰听见了宇宙的回响。

在距离不远的AT&T实验室大厅，一块纪念碑写着：1964至1965年间的实验，第一次揭示了与大爆炸相关的宇宙背景辐射。

那是一段嗡嗡作响的信号，却让我们真正明白——宇宙从何而来，我们又身在何处。